WO2017163424A1 - 分散アンテナシステム - Google Patents

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WO2017163424A1
WO2017163424A1 PCT/JP2016/059758 JP2016059758W WO2017163424A1 WO 2017163424 A1 WO2017163424 A1 WO 2017163424A1 JP 2016059758 W JP2016059758 W JP 2016059758W WO 2017163424 A1 WO2017163424 A1 WO 2017163424A1
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antennas
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same
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薫 塚本
直弘 篠田
西本 浩
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三菱電機株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a distributed antenna system including a plurality of antennas arranged in a distributed manner.
  • Non-Patent Document 1 In a communication system that assumes that mobile stations such as trains and automobiles traveling on a predetermined route and a base station perform wireless communication, as described in Non-Patent Document 1, the mobile station moves to the mobile route. It is preferable to install base stations having directional antennas distributed along the base, and the base stations form antenna beams along the movement path. Thereby, a long and narrow cell along the movement path can be formed, and the cell length can be increased while suppressing interference with other systems. A certain communication area formed by synchronously transmitting and receiving the same signal from a plurality of distributed antennas at the same frequency is called a linear cell.
  • the linear cell is, for example, in a form that protrudes from one communication modem to each of a plurality of distributed antennas by an optical fiber or the like, or a communication modem installed in each antenna shares a radio signal in synchronization with each other. It is feasible.
  • Non-Patent Document 1 since a different frequency is used for each linear cell, the frequency of the adjacent linear cell cannot be used in an arbitrary linear cell. For this reason, the frequency utilization efficiency is only 50% in the whole system.
  • the present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to obtain a distributed antenna system capable of improving frequency use efficiency in a wireless communication system including a plurality of linear cells.
  • the distributed antenna system forms a beam in the first direction along the mobile station running path which is the running path of the mobile station, and is the same at the same frequency.
  • An antenna group is provided.
  • a plurality of antenna groups are installed on one side of the mobile station runway. Further, the frequency of the signal transmitted by the first antenna belonging to the same antenna group is different from the frequency of the signal transmitted by the other first antenna belonging to another adjacent antenna group. The frequency of the signal transmitted by the second antenna belonging to the group is different from the frequency of the signal transmitted by the other second antenna belonging to another adjacent antenna group. The sum of the frequency of the signal transmitted and the frequency of the signal transmitted by the second antenna is two frequencies.
  • FIG. The figure which shows the structural example of the distributed antenna system concerning Embodiment 1.
  • FIG. The figure which shows the structural example of the mobile station concerning Embodiment 1.
  • FIG. The figure which shows the structural example of the distributed antenna system concerning Embodiment 3.
  • FIG. The figure which shows the structural example of the distributed antenna system concerning Embodiment 4.
  • FIG. The figure which shows the structural example of the distributed antenna system concerning Embodiment 5.
  • FIG. The figure which shows the structural example of the distributed antenna system concerning Embodiment 6.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a distributed antenna system according to a first embodiment of the present invention.
  • the distributed antenna system 70 according to the first embodiment forms a mobile communication system together with a base station (not shown).
  • the distributed antenna system 70 according to the first exemplary embodiment includes a plurality of antennas 2-cn and 3-c installed along mobile station runways 40 and 41 that are runways of mobile stations.
  • the mobile station is a wireless communication device mounted on a mobile body that moves in a predetermined direction, such as a railway vehicle or an automobile.
  • the plurality of antennas 2-cn and 3-cn are connected to a base station (not shown), receive a signal for the mobile station output from the base station, transmit it as a radio signal, and A radio signal transmitted to the station is received and relayed to the base station.
  • the antenna group 1-c is an antenna group in which a plurality of continuous antennas 2-cn and a plurality of continuous antennas 3-cn are combined.
  • c is an antenna group index
  • n is an antenna index in the antenna group, which are 1, 2, 3,... In order from the left side of FIG.
  • n is independent for the antennas 2-cn and 3-cn.
  • the antennas 2-cn and 3-cn are along the mobile station runway 40, on the opposite side of the mobile station runway 41, or along the mobile station runway 41, on the opposite side of the mobile station runway 40. Installed. That is, the antennas 2-cn and 3-cn are installed on either side of the mobile station runway 40 or 41.
  • the mobile station tracks 40 and 41 are the mobile tracks of the mobile station 5 shown in FIG. 2, and the mobile station 5 moves on the mobile station track 40 or 41 in a certain direction.
  • the mobile station 5 moves on the mobile station runway 40
  • the mobile station 5 moves in the right direction in FIG.
  • the mobile station 5 moves on the mobile station runway 41
  • Antennas 2-cn and 3-cn are directional antennas and form a beam in the moving direction of the mobile station 5. Further, the antenna 2-cn and the antenna 3-cn are installed so that the directivities are in opposite directions. Here, the antenna 2-cn forms a beam in the right direction in FIG. 1, that is, in the direction indicated by the arrow 42, and the antenna 3-cn has a beam in the left direction in FIG. Shall be formed. As an example, the antenna 2-cn and the antenna 3-cn are installed back-to-back at the same point.
  • the antenna 2-cn in the antenna group 1-c is connected to one modulation device provided in a base station (not shown) via a signal line (not shown).
  • the antenna 3-cn in the antenna group 1-c is one modulation device (not shown) different from the modulation device to which the antenna 2-cn is connected, or the antenna 2-c. It is connected via a signal line (not shown) to an output port different from the output port to which the antenna 2-cn of the modulation device to which -n is connected is connected.
  • the signal line connecting the modulation device and each antenna may be any medium as long as it is a wired cable capable of transmitting signals, such as a coaxial cable and an optical fiber.
  • the antennas 2-cn belonging to the same antenna group transmit the same signal S2 at the same frequency to form one linear cell. That is, one linear cell is formed by the antennas 2-cn belonging to one antenna group 1-c. A linear cell is also called a linear cell. Also, the antenna 3-cn belonging to the same antenna group transmits the same signal S3 at the same frequency as the signal transmitted from the antenna 2-cn belonging to the same antenna group, thereby forming one linear cell. . That is, one linear cell is formed by the antennas 3-cn belonging to one antenna group 1-c. However, the signal S2 transmitted by the antenna 2-cn belonging to the same antenna group is different from the signal S3 transmitted by the antenna 3-cn (S2 ⁇ S3). That is, in one antenna group, antenna 2-cn and antenna 3-cn transmit different signals.
  • different frequencies are used between adjacent antenna groups, and the same frequency is used between adjacent antenna groups, that is, between adjacent antenna groups with one antenna group in between, and the frequency repetition number is 2.
  • the transmission frequency of the antennas 2-1 -n and 3-1 -n belonging to the antenna group 1-1 is f1
  • the transmission of the antennas 2-2 -n and 3-2-n belonging to the antenna group 1-2 will be described.
  • the frequency is f2 ( ⁇ f1)
  • the transmission frequencies of the antenna groups 2-3-n and -3-n belonging to the antenna group 1-3 are f1.
  • the mobile station 5 includes antennas 60 and 61 that are directional antennas.
  • One of the antennas 60 and 61 forms a beam in the moving direction of the mobile station 5.
  • the other of the antennas 60 and 61 forms a beam in a direction opposite to the moving direction of the mobile station 5, that is, in a direction opposite to the moving direction of the mobile station 5.
  • the antenna 60 forms a beam in the left direction in FIG. 1, that is, the direction indicated by the arrow 43
  • the antenna 61 forms a beam in the right direction in FIG.
  • the antenna 60 of the mobile station 5 can receive radio waves from the antenna 2-cn
  • the antenna 61 can receive radio waves from the antenna 3-cn.
  • each of the antennas 2-cn, 3-cn, 60 and 61 is a directional antenna having a narrow beam width, and the influence of radio waves from other than the directly facing antenna, that is, the influence of reflected waves is It can be ignored.
  • the distributed antenna system according to the present embodiment distributes and arranges two antennas whose directivity directions are opposite to each other along the mobile station runway as a set, and 1 by a plurality of continuous antennas. Two antenna groups are formed, each antenna in the same antenna group uses the same frequency, and each antenna having the same directivity direction transmits the same signal to form a linear cell. Moreover, the distributed antenna system according to the present embodiment has a two-frequency repetition configuration in which the transmission frequencies between adjacent antenna groups are different frequencies. As a result, the transmission rate can be doubled without adding a frequency as compared with the case where the directivity direction is only one direction. Thus, the frequency utilization efficiency in the mobile communication system can be improved by applying the distributed antenna system according to the present embodiment.
  • radio waves radiated from antennas with different directivity directions may be radio waves whose polarization planes are orthogonal to each other.
  • the radio wave radiated from the antenna 2-cn may be vertically polarized
  • the radio wave radiated from the antenna 3-cn may be horizontally polarized.
  • the polarization plane of the antenna provided in the mobile station 5 is such that the antenna 60 is vertically polarized and the antenna 61 is horizontally polarized.
  • the combination of polarization is not limited to this, and any combination is possible as long as orthogonality can be realized.
  • An antenna in which the vertically polarized antenna is tilted 45 ° to the right and a vertically polarized antenna is tilted 45 ° to the left.
  • a combination with an antenna may be used, or a combination of a right-hand circularly polarized antenna and a left-hand circularly polarized antenna may be used.
  • the number of antennas 2-cn and the number of antennas 3-cn belonging to each antenna group 1-c has been described as three.
  • the present invention is not limited to this. There is no need, and an arbitrary integer of 2 or more may be used.
  • the signal transmitted by the antenna 2-cn and the signal transmitted by the antenna 3-cn are different signals.
  • the signals need not always be different, and a large image such as a moving image is required.
  • Different signals may be used when transmitting capacity data, and the same signal may be used when transmitting data such as a control signal that requires high reliability.
  • the transmission capacity can be improved during large-capacity data transmission, and the reliability can be improved during highly reliable data transmission.
  • the antenna 2-cn and the antenna 3-cn are described as being installed at the same point.
  • the present invention is not limited to this, and the configuration is as follows. Also good.
  • FIG. FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration example of the distributed antenna system according to the second exemplary embodiment of the present invention.
  • the distributed antenna system 71 according to the second embodiment the transmission frequencies of the antennas 2-cn and 3-cn included in the distributed antenna system 70 illustrated in FIG. 1 described in the first embodiment are changed. Is.
  • parts different from those in the first embodiment will be described, and description of the same parts as those in the first embodiment will be omitted.
  • signals with different frequencies are transmitted from antennas having the same antenna group index c and different directivity directions. That is, the transmission frequency of the antenna 2-cn and the transmission frequency of the antenna 3-cn are set to different values. Further, between adjacent antenna groups, different transmission frequencies are assigned to antennas having the same directivity direction. As an example, assuming that the transmission frequency of the antenna 2-1 -n belonging to the antenna group 1-1 is f1, the transmission frequency of the antenna 3-1 -n belonging to the antenna group 1-1 and the antenna 2 belonging to the antenna group 1-2. The transmission frequency of -2-n is assumed to be f2 ( ⁇ f1). Further, the transmission frequency of the antenna 3-2-n belonging to the antenna group 1-2 is assumed to be f1.
  • the distributed antenna system according to the present embodiment has a configuration in which the transmission frequencies of antennas having different directivity directions are different from the configuration of the first embodiment.
  • the transmission frequencies of antennas having different directivity directions are different from the configuration of the first embodiment.
  • two frequencies used repeatedly can be used simultaneously, and the transmission rate can be doubled as in the first embodiment.
  • the area where the same frequency interference may occur can be limited from the entire railway line to only the linear cell boundary, and communication quality can be improved as compared with the first embodiment.
  • FIG. FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration example of a distributed antenna system according to the third exemplary embodiment of the present invention.
  • the distributed antenna system 72 according to the third embodiment is obtained by changing the boundary position of the antenna group 1-c of the distributed antenna system 71 described in the second embodiment and described in FIG. In this embodiment, parts different from those of the second embodiment will be described, and description of the same parts as those of the second embodiment will be omitted.
  • the antennas 2-cn and 3-cn installed at the same point belong to the same antenna group 1-c.
  • the two antennas installed at the same point are different antenna groups.
  • the antennas 2- (c + 1) -n belonging to the antenna group 1- (c + 1) the antenna 2- (c + 1) -1 at the end opposite to the directivity direction and the antenna belonging to the antenna group 1-c
  • the antenna 3-cn at the end opposite to the directivity direction is installed at the same point.
  • N is the number of antennas 3-cn in the antenna group 1-c
  • N 3 in FIG.
  • antennas 2-2-1 and 3-1-3 are installed at the same point.
  • the frequency of radio waves arriving from the front of the mobile station and the frequency of radio waves arriving from the back of the mobile station can be set to different values in the entire area along the railway, so that the same frequency interference may occur in the entire area along the railway.
  • the communication quality can be further improved.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration example of a distributed antenna system according to the fourth exemplary embodiment of the present invention.
  • the distributed antenna system 73 according to the fourth embodiment is an antenna 2-cn having the same function as the antennas 2-cn and 3-cn included in the distributed antenna system 70 illustrated in FIG. 1 described in the first embodiment. c-nb and 3-c-nb.
  • the antennas 2-c-nb and 3-c-nb are installed on the opposite side of the mobile station running path where the antennas 2-cn and 3-cn are installed.
  • parts different from those in the first embodiment will be described, and description of the same parts as those in the first embodiment will be omitted.
  • the antenna 2-c-nb in the antenna group 1-c is connected to one modulation device provided in a base station (not shown) via a signal line (not shown).
  • the modulation device connected to antenna 2-c-nb in antenna group 1-c is the same as the modulation device connected to antenna 2-cn in antenna group 1-c.
  • the modulation device to which the antennas 2-c-n and 2-c-nb are connected includes a space-time block code (STBC), a differential space-time block code (DSTBC), and a space-frequency block code.
  • STBC space-time block code
  • DTBC differential space-time block code
  • SFBC Space Frequency Block Code
  • DSFBC Differential SFBC
  • the first transmission signal that is one of the two systems of transmission signals generated by the modulation device is transmitted from the antenna 2-cn, and the second transmission that is the other of the two systems of transmission signals generated by the modulation device.
  • the signal is transmitted from the antenna 2-c-nb.
  • the first transmission signal does not have to be transmitted from all the antennas 2-cn in the antenna group 1-c, and the transmission signal system may be different for each antenna index n.
  • the first transmission signal may be transmitted from the antenna 2-c-1
  • the second transmission signal may be transmitted from the antenna 2-c-2.
  • the second transmission signal is transmitted from the antenna 2-c-1b
  • the first transmission signal is transmitted from the antenna 2-c-2b.
  • the antenna 2-cn and the antenna 2-c-nb are two-branch transmission diversity.
  • any encoding scheme for realizing transmission diversity may be used.
  • an existing encoding scheme such as an Alamouti code can be used in the STBC scheme.
  • the signal line may be any medium as long as it is a wired cable capable of transmitting a signal, such as a coaxial cable or an optical fiber.
  • the antenna 3-c-nb in the antenna group 1-c is connected to one modulation device provided in a base station (not shown) via a signal line (not shown).
  • the modulation device connected to antenna 3-c-nb in antenna group 1-c is the same as the modulation device connected to antenna 3-cn in antenna group 1-c.
  • Modulators to which antennas 3-c-n and 3-c-nb are connected are antennas 2-c-n and 2-c that are two-branch transmit diversity coded, such as STBC, DSTBC, SFBC, and DSFBC. Two transmission signals different from the signal transmitted by nb are generated.
  • the first transmission signal that is one of the two transmission signals generated by the modulation device is transmitted from the antenna 3-cn, and the second transmission that is the other of the two transmission signals generated by the modulation device.
  • the signal is transmitted from the antenna 3-c-nb.
  • the first transmission signal does not have to be transmitted from all the antennas 3-cn in the antenna group 1-c, and the transmission signal system may be different for each antenna index n.
  • the first transmission signal may be transmitted from the antenna 3-c-1
  • the second transmission signal may be transmitted from the antenna 3-c-2.
  • the second transmission signal is transmitted from the antenna 3-c-1b
  • the first transmission signal is transmitted from the antenna 3-c-2b.
  • the signal line may be any medium as long as it is a wired cable capable of transmitting a signal, such as a coaxial cable or an optical fiber.
  • the distributed antenna system according to the present embodiment is installed with the antennas installed on both sides of the two mobile station runways and sandwiching the mobile station runways, with respect to the configuration of the first embodiment.
  • the configuration is such that two-branch transmission diversity is performed with one set of antennas.
  • communication quality can be improved.
  • FIG. FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration example of a distributed antenna system according to the fifth exemplary embodiment of the present invention.
  • the distributed antenna system 74 according to the fifth embodiment includes the antennas 2-cn, 2-c-nb, and 3-cn included in the distributed antenna system 73 illustrated in FIG. 5 described in the fourth embodiment. And the transmission frequency of 3-c-nb is changed.
  • parts different from those of the fourth embodiment will be described, and description of the same parts as those of the fourth embodiment will be omitted.
  • signals having different frequencies are transmitted from antennas having the same antenna group index c and different directivity directions. That is, the transmission frequencies of the antennas 2-cn and 2-c-nb and the transmission frequencies of the transmission antennas 3-cn and 3-c-nb are set to different values. Further, between adjacent antenna groups, different transmission frequencies are assigned to antennas having the same directivity direction.
  • the antennas 2-1-n and 2-1-nb belonging to the antenna group 1-1 are f1
  • the antennas 3-1-n and 3-1-nb belonging to the antenna group 1-1 are f2 ( ⁇ f1).
  • the transmission frequency of the antennas 3-2-n and 3-2-nb belonging to the antenna group 1-2 is assumed to be f1. That is, antennas 2-c-nb and 3-c-nb having the same functions as those of the antennas 2-cn and 3-cn included in the distributed antenna system 71 shown in FIG.
  • the antennas 2-cn and 3-cn are installed on the side opposite to the mobile station running path.
  • the distributed antenna system according to the present embodiment is installed with the antennas installed beside each of the two mobile station runways and sandwiched between the mobile station runways with respect to the configuration of the second embodiment.
  • the configuration is such that two-branch transmission diversity is performed with one set of antennas. Thereby, compared with Embodiment 2, communication quality can be improved. In addition, it is possible to suppress communication interruption due to passing of mobile stations.
  • FIG. 7 is a diagram of a configuration example of a distributed antenna system according to the sixth embodiment of the present invention.
  • the distributed antenna system 75 according to the sixth embodiment is obtained by changing the boundary position of the antenna group 1-c of the distributed antenna system 74 illustrated in FIG. 6 described in the fifth embodiment.
  • parts different from those of the fifth embodiment will be described, and description of the same parts as those of the fifth embodiment will be omitted.
  • antennas 2-cn and 3-cn installed at the same point and antennas 2-c-nb and 3-c-nb belong to the same antenna group 1-c.
  • the antennas 2-cn and 3-cn and the antennas 2-c-nb and 3-c-nb installed at the same point only at the boundary of the antenna group are Use different antenna groups.
  • the antennas 2- (c + 1) -n and 2- (c + 1) -nb belonging to the antenna group 1- (c + 1) the antennas 2- (c + 1) -1 and 2 at the ends opposite to the directivity direction -(C + 1) -1b and antennas 3-cN and 3-c- at the ends of antennas 3-cn and 3-c-nb belonging to antenna group 1-c in the direction opposite to the directivity direction Nb is installed at the same point.
  • antennas 2-2-1 and 3-1-3 are installed at the same point, and antennas 2-2-1b and 3-1-3b are installed at the same point.
  • the distributed antenna system according to the present embodiment is installed with the antennas installed on both sides of the two mobile station runways and sandwiching the mobile station runways, with respect to the configuration of the third embodiment.
  • the configuration is such that two-branch transmission diversity is performed with one set of antennas. Thereby, compared with Embodiment 3, communication quality can be improved. In addition, it is possible to suppress communication interruption due to passing of mobile stations.
  • the present invention is not limited to this.
  • the number of antennas belonging to each antenna group may be different for each antenna group.
  • the configuration described in the above embodiment shows an example of the contents of the present invention, and can be combined with another known technique, and can be combined with other configurations without departing from the gist of the present invention. It is also possible to omit or change the part.
  • 1-1 to 1-4 antenna group 2-1-1 to 2-3-3, 2-4-1, 2-1-1b to 2-3-3b, 2-4-1b, 3-1 1 to 3-3-3, 3-1-1b to 3-3-3b, 60, 61 antenna, 40, 41 mobile station runway, 5 mobile station, 70-75 distributed antenna system.

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Abstract

 分散アンテナシステムは、移動局走路(40,41)に沿った第1方向に向けてビームを形成して同一周波数で同一信号を送信する第1のアンテナ(2-1-1から2-3-3)および第1方向の反対方向である第2方向に向けてビームを形成して同一周波数で同一信号を送信する第2のアンテナ(3-1-1から3-3-3)を備えた複数のアンテナ群(1-1から1-3)、を備え、複数のアンテナ群は移動局走路の片側に設置され、同じアンテナ群に属している第1のアンテナが送信する信号の周波数は、隣接している他のアンテナ群に属している第1のアンテナが送信する信号の周波数と異なり、同じアンテナ群に属している第2のアンテナが送信する信号の周波数は、隣接している他のアンテナ群に属している第2のアンテナが送信する信号の周波数とは異なり、第1のアンテナが送信する信号の周波数と第2のアンテナが送信する信号の周波数の合計が2周波数である。

Description

分散アンテナシステム
 本発明は、分散配置された複数のアンテナにより構成される分散アンテナシステムに関する。
 予め定められた経路上を走行する列車および自動車といった移動局と基地局とが無線通信を行うことを想定した通信システムでは、非特許文献1に記載されているように、移動局の移動経路に沿って分散配置される指向性アンテナを具備した基地局を設置し、移動経路に沿って基地局がアンテナビームを形成することが好適である。これにより、移動経路に沿った細長いセルを構成することができ、他システムへの干渉を抑圧しつつ、セル長を大きくすることができる。分散配置された複数のアンテナから同一信号を同一周波数で同期して送受信することにより形成される一定の通信エリアはリニアセルと呼ばれる。
 リニアセルは、例えば、1つの通信モデムから複数の分散配置されたアンテナの各々まで光ファイバ等により張り出す形態、または、各アンテナに設置される通信モデムが互いに同期して無線信号を共有する形態により実現可能である。
 複数のセルから構成される従来のマルチセルシステムでは、セル間干渉を抑圧するため、3周波数以上の繰り返しが必要であった。一方、リニアセル構成とすることでセル長を大きくすることができ、オーバーリーチによる干渉が軽減されることから、非特許文献1に示されるような2周波数繰り返しによるシステム構築が可能となり、周波数利用効率が向上する。オーバーリーチとは、あるセルにおいて基地局のアンテナから送信された信号が、隣接するセルを越えてさらに隣のセルまで届く現象である。
西本浩他、"高速移動体向けミリ波リニアセルの提案"、電子情報通信学会総合大会、B-5-77、2015年3月
 非特許文献1に記載された技術では、リニアセルごとに異なる周波数を使用するため、任意のリニアセルにおいて、その隣接リニアセルの周波数を使用できない。このため、システム全体で見ると、周波数利用効率は50%にとどまる。
 本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、複数のリニアセルから構成される無線通信システムにおいて、周波数利用効率を向上させることが可能な分散アンテナシステムを得ることを目的とする。
 上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる分散アンテナシステムは、移動局の走路である移動局走路に沿った第1方向に向けてビームを形成して同一周波数で同一信号を送信する複数の第1のアンテナおよび前記第1方向の反対方向である第2方向に向けてビームを形成して同一周波数で同一信号を送信する複数の第2のアンテナを備えた複数のアンテナ群を備える。複数のアンテナ群は移動局走路の片側に設置されている。また、同じアンテナ群に属している第1のアンテナが送信する信号の周波数は、隣接している他のアンテナ群に属している他の第1のアンテナが送信する信号の周波数と異なり、同じアンテナ群に属している第2のアンテナが送信する信号の周波数は、隣接している他のアンテナ群に属している他の第2のアンテナが送信する信号の周波数とは異なり、第1のアンテナが送信する信号の周波数と第2のアンテナが送信する信号の周波数の合計が2周波数である。
 本発明によれば、周波数利用効率を向上させることが可能な分散アンテナシステムを実現できるという効果を奏する。
実施の形態1にかかる分散アンテナシステムの構成例を示す図 実施の形態1にかかる移動局の構成例を示す図 実施の形態2にかかる分散アンテナシステムの構成例を示す図 実施の形態3にかかる分散アンテナシステムの構成例を示す図 実施の形態4にかかる分散アンテナシステムの構成例を示す図 実施の形態5にかかる分散アンテナシステムの構成例を示す図 実施の形態6にかかる分散アンテナシステムの構成例を示す図
 以下に、本発明の実施の形態にかかる分散アンテナシステムを図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
実施の形態1.
 図1は、本発明の実施の形態1にかかる分散アンテナシステムの構成例を示す図である。実施の形態1にかかる分散アンテナシステム70は、図示を省略した基地局とともに移動体通信システムを形成する。図1に示したように、実施の形態1にかかる分散アンテナシステム70は、移動局の走路である移動局走路40および41に沿って設置された複数のアンテナ2-c-nおよび3-c-nを備える(c=1,2,3,…、n=1,2,3,…)。なお、移動局は、例えば、鉄道車両、自動車など、予め決められた方向に移動する移動体に搭載された無線通信装置である。複数のアンテナ2-c-nおよび3-c-nは、図示を省略した基地局に接続され、基地局から出力された移動局向けの信号を受け取り無線信号として送信するとともに、移動局から基地局に向けて送信された無線信号を受信して基地局へ中継する。
 分散アンテナシステム70において、アンテナ群1-cは、連続する複数のアンテナ2-c-nおよび連続する複数のアンテナ3-c-nを一組としたアンテナ群である。ここで、cはアンテナ群インデックス、nはアンテナ群内におけるアンテナインデックスであり、それぞれ、図1の左側から順に1,2,3,…とする。また、nはアンテナ2-c-nと3-c-nとで独立とする。
 アンテナ2-c-nおよび3-c-nは、移動局走路40に沿って、移動局走路41とは反対側に、または、移動局走路41に沿って、移動局走路40とは反対側に設置される。すなわち、アンテナ2-c-nおよび3-c-nは、移動局走路40または41のどちらか一方の側に設置される。
 移動局走路40および41は、図2に示す移動局5の移動走路であり、移動局5は移動局走路40または41上を一定方向に移動するものとする。ここでは、一例として、移動局5は、移動局走路40上を移動する場合は図1の右側方向、すなわち矢印42で示した方向に移動する。また、移動局5は、移動局走路41上を移動する場合は図1の左側方向、すなわち矢印43で示した方向に移動するものとする。
 アンテナ2-c-nおよび3-c-nは指向性アンテナであり、移動局5の移動方向にビームを形成する。また、アンテナ2-c-nとアンテナ3-c-nは、指向性が反対方向となるように設置される。ここでは、アンテナ2-c-nは図1の右側方向、すなわち矢印42が示す方向にビームを形成し、アンテナ3-c-nは図1の左側方向、すなわち矢印43が示す方向にビームを形成するものとする。一例として、アンテナ2-c-nとアンテナ3-c-nとを同一地点に背中合わせに設置する。
 アンテナ群1-c内のアンテナ2-c-nは、図示を省略した基地局が備えている1つの変調装置に図示を省略した信号線を介して接続される。同様に、アンテナ群1-c内のアンテナ3-c-nは、アンテナ2-c-nが接続されている変調装置とは異なる1つの変調装置(図示せず)、または、アンテナ2-c-nが接続されている変調装置のアンテナ2-c-nが接続されている出力ポートとは異なる出力ポートに図示を省略した信号線を介して接続される。ここで、変調装置と各アンテナとを接続する信号線は、同軸ケーブル、および光ファイバなど、信号を伝送できる有線ケーブルであれば、媒体は問わない。
 同一アンテナ群に属するアンテナ2-c-nは、同一周波数で同一信号S2を送信し、1つの線状セルを形成する。すなわち、1つのアンテナ群1-cに属するアンテナ2-c-nで1つの線状セルを形成する。線状セルはリニアセルとも呼ばれる。また、同一アンテナ群に属するアンテナ3-c-nは、同一アンテナ群に属するアンテナ2-c-nから送信される信号と同じ周波数で同一信号S3を送信し、1つの線状セルを形成する。すなわち、1つのアンテナ群1-cに属するアンテナ3-c-nで1つの線状セルを形成する。ただし、同じアンテナ群に属しているアンテナ2-c-nが送信する信号S2とアンテナ3-c-nが送信する信号S3は異なる信号とする(S2≠S3)。すなわち、1つのアンテナ群において、アンテナ2-c-nとアンテナ3-c-nとは異なる信号を送信する。
 また、隣接アンテナ群間では異なる周波数を使用し、次々隣接アンテナ群間、すなわちアンテナ群を1つ挟んで隣接しているアンテナ群間では同一周波数を使用し、周波数繰り返し数は2とする。例えば、アンテナ群1-1に属するアンテナ2-1-nおよび3-1-nの送信周波数をf1とすると、アンテナ群1-2に属するアンテナ2-2-nおよび3-2-nの送信周波数はf2(≠f1)とし、アンテナ群1-3に属するアンテナ群2-3-nおよび3-3-nの送信周波数はf1とする。
 移動局5は、指向性アンテナであるアンテナ60および61を具備する。アンテナ60および61の一方は、移動局5の移動方向にビームを形成する。アンテナ60および61の他方は、移動局5の移動方向とは逆の方向、すなわち移動局5の移動方向の反対方向にビームを形成する。ここでは、アンテナ60は図1の左側方向、すなわち、矢印43で示した方向にビームを形成し、アンテナ61は図1の右側方向、すなわち矢印42で示した方向にビームを形成するものとする。つまり、移動局5のアンテナ60はアンテナ2-c-nからの電波を受信することができ、アンテナ61はアンテナ3-c-nからの電波を受信することができる。ここで、アンテナ2-c-n、3-c-n、60および61は、いずれも、ビーム幅の狭い指向性アンテナとし、正対しているアンテナ以外からの電波、すなわち、反射波の影響は無視できるものとする。
 以上説明したように、本実施の形態にかかる分散アンテナシステムは、指向性方向が反対方向となる2つのアンテナを1組として移動局走路に沿って分散配置し、連続する複数組のアンテナにより1つのアンテナ群を形成し、同一アンテナ群内の各アンテナは同一周波数を使用し、かつ指向性方向が同じ各アンテナは同一信号を送信してリニアセルを形成する構成とした。また、本実施の形態にかかる分散アンテナシステムは、隣接するアンテナ群間の送信周波数を異なる周波数とする2周波数繰り返し構成とした。これにより、指向性方向を片方向のみとする場合と比較して、周波数を追加することなく伝送速度を2倍にすることができる。このように、本実施の形態にかかる分散アンテナシステムを適用することにより移動体通信システムにおける周波数利用効率を向上させることができる。
 また、指向性方向が異なるアンテナから放射される電波を偏波面が互いに直交する電波としてもよい。一例として、アンテナ2-c-nが放射する電波を垂直偏波とし、アンテナ3-c-nが放射する電波を水平偏波としてもよい。このとき、移動局5が備えるアンテナの偏波面は、アンテナ60が垂直偏波、アンテナ61が水平偏波となる。なお、偏波の組合せはこれに限らず、直交性が実現できればどのような組み合わせでもよく、垂直偏波アンテナを右方向に45°傾けたアンテナと垂直偏波アンテナを左方向に45°傾けたアンテナとの組合せとしてもよく、また、右旋円偏波アンテナと左旋円偏波アンテナとの組合せとしてもよい。
 指向性方向が異なる2組のアンテナから放射されるそれぞれの電波の偏波面を直交させることで、指向性方向が異なるアンテナ間での同一周波数干渉を抑圧することができ、通信品質を向上させることができる。
 なお、図1の説明では、簡単化のため、各アンテナ群1-cに属するアンテナ2-c-nの本数およびアンテナ3-c-nの本数をそれぞれ3本として説明したが、これに限る必要はなく、2以上の任意の整数本としてよい。
 また、上記の説明では、アンテナ2-c-nが送信する信号とアンテナ3-c-nが送信する信号とを異なる信号としたが、常に異なる信号である必要はなく、動画像などの大容量データ伝送時は異なる信号とし、制御信号など高信頼性が求められるデータの伝送時は同一信号としてもよい。これにより、大容量データ伝送時は伝送容量を向上させることができ、高信頼データ伝送時は信頼性を向上させることができる。
 また、上記の説明では、アンテナ2-c-nとアンテナ3-c-nとが同一地点に設置されるものとして説明したが、これに限る必要はなく、離れた地点に設置された構成としてもよい。
実施の形態2.
 図3は、本発明の実施の形態2にかかる分散アンテナシステムの構成例を示す図である。実施の形態2にかかる分散アンテナシステム71は、実施の形態1で説明した図1に記載の分散アンテナシステム70が備えているアンテナ2-c-nおよび3-c-nの送信周波数を変更したものである。本実施の形態では実施の形態1と異なる部分について説明し、実施の形態1と同じ部分については説明を省略する。
 本実施の形態にかかる分散アンテナシステム71では、アンテナ群インデックスcが同じで指向性方向が異なるアンテナから異なる周波数の信号を送信することとする。すなわち、アンテナ2-c-nの送信周波数とアンテナ3-c-nの送信周波数とを異なる値とする。また、隣接するアンテナ群間では、指向性方向が同一のアンテナには異なる送信周波数を割り当てる。一例として、アンテナ群1-1に属するアンテナ2-1-nの送信周波数をf1とすると、アンテナ群1-1に属するアンテナ3-1-nの送信周波数およびアンテナ群1-2に属するアンテナ2-2-nの送信周波数はf2(≠f1)とする。また、アンテナ群1-2に属するアンテナ3-2-nの送信周波数をf1とする。
 以上説明したように、本実施の形態にかかる分散アンテナシステムは、実施の形態1の構成に対して、指向性方向の異なるアンテナの送信周波数を異なる周波数とする構成とした。これにより、各アンテナ群において、繰り返して使用する2つの周波数を同時に使用することができ、実施の形態1と同様に伝送速度を2倍にすることができる。また、同一周波数干渉が発生する可能性のあるエリアを沿線全域からリニアセル境界のみに限定させることができ、実施の形態1と比較して、通信品質を向上させることができる。
実施の形態3.
 図4は、本発明の実施の形態3にかかる分散アンテナシステムの構成例を示す図である。実施の形態3にかかる分散アンテナシステム72は、実施の形態2で説明した図3に記載の分散アンテナシステム71のアンテナ群1-cの境界位置を変更したものである。本実施の形態では実施の形態2と異なる部分について説明し、実施の形態2と同じ部分については説明を省略する。
 実施の形態2では、同一地点に設置されるアンテナ2-c-nおよび3-c-nは同一アンテナ群1-cに属するものとしたが、本実施の形態では、アンテナ群の境界部分のみ、同一地点に設置される2つのアンテナは異なるアンテナ群とする。このとき、アンテナ群1-(c+1)に属するアンテナ2-(c+1)-nのうち指向性方向とは反対方向の端のアンテナ2-(c+1)-1と、アンテナ群1-cに属するアンテナ3-c-nのうち指向性方向とは反対方向の端のアンテナ3-c-Nとを、同一地点に設置する。ここで、Nはアンテナ群1-cにおけるアンテナ3-c-nの本数とし、図4ではN=3である。一例として、アンテナ2-2-1および3-1-3を同一地点に設置する。このとき、アンテナ2-1-(n+1)および3-1-n(ただし、n=1、2(=N-1))を同一地点に設置する。
 以上説明したように、本実施の形態にかかる分散アンテナシステムは、実施の形態2の構成に対して、アンテナ群境界では、同一地点に設置される2アンテナを異なるアンテナ群に属するようにした。これにより、沿線全域において移動局の前方から到来する電波の周波数と移動局の後方から到来する電波の周波数とを異なる値にすることができるため、沿線全域において同一周波数干渉が発生する可能性が低くなり、実施の形態2と比較して、さらに通信品質を向上させることができる。
実施の形態4.
 図5は、本発明の実施の形態4にかかる分散アンテナシステムの構成例を示す図である。実施の形態4にかかる分散アンテナシステム73は、実施の形態1で説明した図1に記載の分散アンテナシステム70が備えるアンテナ2-c-nおよび3-c-nと同一機能を持つアンテナ2-c-nbおよび3-c-nbを具備する。アンテナ2-c-nbおよび3-c-nbは、アンテナ2-c-nおよび3-c-nが設置される移動局走路と反対側に設置される。本実施の形態では実施の形態1と異なる部分について説明し、実施の形態1と同じ部分については説明を省略する。
 アンテナ群1-c内のアンテナ2-c-nbは、図示を省略した基地局が備えている1つの変調装置に図示を省略した信号線を介して接続される。ここで、アンテナ群1-c内のアンテナ2-c-nbと接続される変調装置は、アンテナ群1-c内のアンテナ2-c-nと接続される変調装置と同一とする。アンテナ2-c-nおよび2-c-nbが接続される変調装置は、時空間ブロック符号(STBC:Space Time Block Code)、差動時空間ブロック符号(DSTBC:Differential STBC)、空間周波数ブロック符号(SFBC:Space Frequency Block Code)、および差動空間周波数ブロック符号(DSFBC:Differential SFBC)などの、2ブランチ送信ダイバーシチ符号化された2系統の送信信号を生成する。
 変調装置で生成された2系統の送信信号の一方である第1の送信信号はアンテナ2-c-nから送信され、変調装置で生成された2系統の送信信号の他方である第2の送信信号はアンテナ2-c-nbから送信される。ただし、アンテナ群1-c内のすべてのアンテナ2-c-nから第1の送信信号が送信される必要はなく、アンテナインデックスnごとに送信信号の系統が異なってもよい。一例として、アンテナ2-c-1から第1の送信信号を送信し、アンテナ2-c-2から第2の送信信号を送信してもよい。このとき、アンテナ2-c-1bからは第2の送信信号を送信し、アンテナ2-c-2bからは第1の送信信号を送信する。すなわち、アンテナ2-c-nおよびアンテナ2-c-nbで2ブランチの送信ダイバーシチを実現する。ここで、送信ダイバーシチを実現するための符号化方式はどうような方式でもよく、例えば、STBC方式ではAlamouti符号など、既存の符号化方式を用いることができる。また、前記信号線は、同軸ケーブル、光ファイバなど、信号を伝送できる有線ケーブルであれば、媒体は問わない。
 同様に、アンテナ群1-c内のアンテナ3-c-nbは、図示を省略した基地局が備えている1つの変調装置に図示を省略した信号線を介して接続される。ここで、アンテナ群1-c内のアンテナ3-c-nbと接続される変調装置は、アンテナ群1-c内のアンテナ3-c-nと接続される変調装置と同一とする。アンテナ3-c-nおよび3-c-nbが接続される変調装置は、STBC、DSTBC、SFBC、およびDSFBCなどの、2ブランチ送信ダイバーシチ符号化された、アンテナ2-c-nおよび2-c-nbが送信する信号とは異なる2系統の送信信号を生成する。
 変調装置で生成された2系統の送信信号の一方である第1の送信信号はアンテナ3-c-nから送信され、変調装置で生成された2系統の送信信号の他方である第2の送信信号はアンテナ3-c-nbから送信される。ただし、アンテナ群1-c内のすべてのアンテナ3-c-nから第1の送信信号が送信される必要はなく、アンテナインデックスnごとに送信信号の系統が異なってもよい。一例として、アンテナ3-c-1から第1の送信信号を送信し、アンテナ3-c-2から第2の送信信号を送信してもよい。このとき、アンテナ3-c-1bからは第2の送信信号を送信し、アンテナ3-c-2bからは第1の送信信号を送信する。すなわち、アンテナ3-c-nとアンテナ3-c-nbで2ブランチの送信ダイバーシチを実現する。ここで、送信ダイバーシチを実現するための符号化方式はどうような方式でもよく、例えば、STBC方式ではAlamouti符号など、既存の符号化方式を用いることができる。また、前記信号線は、同軸ケーブル、光ファイバなど、信号を伝送できる有線ケーブルであれば、媒体は問わない。
 以上説明したように、本実施の形態にかかる分散アンテナシステムは、実施の形態1の構成に対して、2つの移動局走路脇のそれぞれにアンテナを設置し、移動局走路を挟んで設置される一組のアンテナで2ブランチ送信ダイバーシチを行う構成とした。これにより、実施の形態1と比較して通信品質を向上させることができる。また、移動局のすれ違いによる通信断を抑圧することができる。
実施の形態5.
 図6は、本発明の実施の形態5にかかる分散アンテナシステムの構成例を示す図である。実施の形態5にかかる分散アンテナシステム74は、実施の形態4で説明した図5に記載の分散アンテナシステム73が備えているアンテナ2-c-n、2-c-nb、3-c-nおよび3-c-nbの送信周波数を変更したものである。本実施の形態では実施の形態4と異なる部分について説明し、実施の形態4と同じ部分については説明を省略する。
 本実施の形態にかかる分散アンテナシステム74では、アンテナ群インデックスcが同じで指向性方向が異なるアンテナから異なる周波数の信号を送信することとする。すなわち、アンテナ2-c-nおよび2-c-nbの送信周波数と送信アンテナ3-c-nおよび3-c-nbの送信周波数とを異なる値とする。また、隣接するアンテナ群間では、指向性方向が同一のアンテナには異なる送信周波数を割り当てる。一例として、アンテナ群1-1に属するアンテナ2-1-nおよび2-1-nbの送信周波数をf1とすると、アンテナ群1-1に属するアンテナ3-1-nおよび3-1-nbの送信周波数とアンテナ群1-2に属するアンテナ2-2-nおよび2-2-nbの送信周波数とをf2(≠f1)とする。アンテナ群1-2に属するアンテナ3-2-nおよび3-2-nbの送信周波数をf1とする。すなわち、実施の形態2で説明した図3に記載の分散アンテナシステム71が備えるアンテナ2-c-nおよび3-c-nと同一機能を持つアンテナ2-c-nbおよび3-c-nbを、実施の形態4と同様、アンテナ2-c-nおよび3-c-nが設置される移動局走路と反対側に設置する構成となる。
 以上説明したように、本実施の形態にかかる分散アンテナシステムは、実施の形態2の構成に対して、2つの移動局走路脇のそれぞれにアンテナを設置し、移動局走路を挟んで設置される一組のアンテナで2ブランチ送信ダイバーシチを行う構成とした。これにより、実施の形態2と比較して通信品質を向上させることができる。また、移動局のすれ違いによる通信断を抑圧することができる。
実施の形態6.
 図7は、本発明の実施の形態6にかかる分散アンテナシステムの構成例を示す図である。実施の形態6にかかる分散アンテナシステム75は、実施の形態5で説明した図6に記載の分散アンテナシステム74のアンテナ群1-cの境界位置を変更したものである。本実施の形態では実施の形態5と異なる部分について説明し、実施の形態5と同じ部分については説明を省略する。
 実施の形態5では、同一地点に設置されるアンテナ2-c-nおよび3-c-nと、アンテナ2-c-nbおよび3-c-nbとは同一アンテナ群1-cに属するものとしたが、本実施の形態では、アンテナ群の境界部分のみ、同一地点に設置されるアンテナ2-c-nおよび3-c-nと、アンテナ2-c-nbおよび3-c-nbとは異なるアンテナ群とする。このとき、アンテナ群1-(c+1)に属するアンテナ2-(c+1)-nおよび2-(c+1)-nbのうち指向性方向とは反対方向の端のアンテナ2-(c+1)-1および2-(c+1)-1bと、アンテナ群1-cに属するアンテナ3-c-nおよび3-c-nbのうち指向性方向とは反対方向の端のアンテナ3-c-Nおよび3-c-Nbとを、同一地点に設置する。ここで、Nはアンテナ群1-cにおけるアンテナ3-c-nの本数とし、図7ではN=3である。一例として、アンテナ2-2-1および3-1-3を同一地点に設置し、また、アンテナ2-2-1bおよび3-1-3bを同一地点に設置する。このとき、アンテナ2-1-(n+1)および3-1-n(ただし、n=1、2(=N-1))を同一地点に設置し、また、アンテナ2-1-(n+1)bおよび3-1-nb(ただし、n=1、2(=N-1))を同一地点に設置する。すなわち、実施の形態3で説明した図4に記載の分散アンテナシステム72が備えるアンテナ2-c-nおよび3-c-nと同一機能を持つアンテナ2-c-nbおよび3-c-nbを、実施の形態5と同様、アンテナ2-c-nおよび3-c-nが設置される移動局走路と反対側に設置する構成となる。
 以上説明したように、本実施の形態にかかる分散アンテナシステムは、実施の形態3の構成に対して、2つの移動局走路脇のそれぞれにアンテナを設置し、移動局走路を挟んで設置される一組のアンテナで2ブランチ送信ダイバーシチを行う構成とした。これにより、実施の形態3と比較して通信品質を向上させることができる。また、移動局のすれ違いによる通信断を抑圧することができる。
 各実施の形態では、各アンテナ群に属するアンテナの数が同じ場合について説明したがこれに限定するものではない。各アンテナ群に属するアンテナの数はアンテナ群ごとに異なっていてもよい。
 以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
 1-1~1-4 アンテナ群、2-1-1~2-3-3,2-4-1,2-1-1b~2-3-3b,2-4-1b,3-1-1~3-3-3,3-1-1b~3-3-3b,60,61 アンテナ、40,41 移動局走路、5 移動局、70~75 分散アンテナシステム。

Claims (7)

  1.  移動局の走路である移動局走路に沿った第1方向に向けてビームを形成して同一周波数で同一信号を送信する複数の第1のアンテナおよび前記第1方向の反対方向である第2方向に向けてビームを形成して同一周波数で同一信号を送信する複数の第2のアンテナを備えた複数のアンテナ群、を備え、
     前記複数のアンテナ群は前記移動局走路の片側に設置され、
     同じアンテナ群に属している前記第1のアンテナが送信する信号の周波数は、隣接している他のアンテナ群に属している他の第1のアンテナが送信する信号の周波数と異なり、
     同じアンテナ群に属している前記第2のアンテナが送信する信号の周波数は、隣接している他のアンテナ群に属している他の第2のアンテナが送信する信号の周波数と異なり、
     前記第1のアンテナが送信する信号の周波数と前記第2のアンテナが送信する信号の周波数の合計が2周波数である、
     ことを特徴とする分散アンテナシステム。
  2.  1つのアンテナ群では、前記第1のアンテナが送信する信号の周波数と前記第2のアンテナが送信する信号の周波数とを同じ周波数とする、
     ことを特徴とする請求項1に記載の分散アンテナシステム。
  3.  1つのアンテナ群では、前記第1のアンテナが送信する信号の周波数と前記第2のアンテナが送信する信号の周波数とを異なる周波数とする、
     ことを特徴とする請求項1に記載の分散アンテナシステム。
  4.  同じアンテナ群に属している1つの第1のアンテナと1つの第2のアンテナとが同じ位置に設置されている、
     ことを特徴とする請求項2または3に記載の分散アンテナシステム。
  5.  同じアンテナ群に属している前記第1のアンテナおよび前記第2のアンテナのうち、他のアンテナ群との境界に位置している前記第1のアンテナは前記他のアンテナ群に属している前記第2のアンテナと同じ位置に設置され、他のアンテナ群との境界に位置している前記第2のアンテナは前記他のアンテナ群に属している前記第1のアンテナと同じ位置に設置され、同じアンテナ群に属している前記第1のアンテナおよび前記第2のアンテナのうち、他のアンテナ群との境界に位置していない1つの前記第1のアンテナと1つの前記第2のアンテナとが同じ位置に設置されている、
     ことを特徴とする請求項3に記載の分散アンテナシステム。
  6.  前記アンテナ群である第1のアンテナ群と同じ構成の第2のアンテナ群を複数備え、
     前記第2のアンテナ群は前記移動局走路の前記第1のアンテナ群が設置されている側とは異なる側に設置され、
     前記移動局走路を挟んで向かい合っている、前記第1のアンテナ群の前記第1のアンテナと前記第2のアンテナ群の前記第1のアンテナとで送信ダイバーシチを行い、前記移動局走路を挟んで向かい合っている、前記第1のアンテナ群の前記第2のアンテナと前記第2のアンテナ群の前記第2のアンテナとで送信ダイバーシチを行う、
     ことを特徴とする請求項1から5のいずれか一つに記載の分散アンテナシステム。
  7.  前記第1のアンテナが放射する電波の偏波面と前記第2のアンテナが放射する電波の偏波面が直交している、
     ことを特徴とする請求項1から6のいずれか一つに記載の分散アンテナシステム。
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